李献

摘 要：由于社会的不断发展，在生产领域中各种塑料封口机起着越来越重要的作用。现如今迫切需要解决的问题就是改善目前的国产产品，使铝制扭断盖滚压封口机的封口质量提高，使成本降低，使盖尺寸与瓶尺寸变化的适应能力的提高。该文首先对塑料连续封口机系统的基本构成进行分析，设计了基于自动技术下的塑料连续封口机，而且在进行详细的设计期间也改进了塑料连续封口机。

关键词：塑料连续封口机 设计 改进

中图分类号：TQ460.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（c）-0101-02

传统的塑料包装制品设备生产线的没有很高的科技含量。技术在某种程度上受到了一定的阻碍，与世界先进水平之间的距离还差很远，很难达到塑料包装产量的要求，并且产品的生产不能满足所有客户的需求，使我国的塑料包装的进一步发展受到了阻碍，所以，如果需要不断的扩大塑料包装的规模，就急需依靠新技术。

1 塑料包装封口机概述

包装封口机是一种包装产品，内含塑料包装，然后密封开口的设备，并且不可以使包装产品的质量和外观受到影响，具备保护、密封、防潮以及防尘等功能。现如今我国的塑料包装封口机生产行业的相关龙头企业非常少，存在很多的问题，比如缺乏产品结构缺，质量表现不佳，美观不足等，导致国内企业的生产设备和技术形成的主要方式为进口的现象。不过由于我国的传感技术、信息技术、计算机技术的进一步发展，并且塑料包装封口机生产企业一直在学习国外先进的技术，不断有新设备开发出来，国内塑料包装生产技术也呈现出开始向机电一体化发展的趋势。在此基础上，该文研究和开发了全自动封口机设备和控制系统从而用于单层和复合塑料薄膜包装产品的包装。

2 塑料包装封口机系统组成

塑料包装自动封口机设备具体由下面十个构成：首先是传动带，通过电机伺服系统进行控制；其次是密封门，实现塑料薄膜的横向密封，通过移动电机进行控制；然后是边封，实现塑料薄膜的侧向密封完成，利用电机伺服系统驱动齿轮结构进行控制；接着是送膜架，对折塑料薄膜；余料辊，收集废弃塑料原料，通过变频器进行控制；还有送膜辊，实现膜供应，通过变频器驱动电机进行控制；还包括外置式输送带，依然通过变频器驱动电机进行控制；电眼，在输送带上方、侧方都安一个，主要是进行生产过程的监控；操作台，由人机界面（HMI）构成，工作人员进行输入输出和显示操作；最后一个是控制柜，构成部分有继电器、变频器、相关组件和控制器等电气设备。

3 塑料连续封口机的设计改进

3.1 建立连续封口机模块库

通过SolidWorks在计算机中输入全部的模块，由此进行模块库的构建，在进行新产品的设计过程中，需要运用零件编码图册检索，防止多次设计已经存在或差不多的零件的情况发生，从而使产品的标准化水平、通用化和系列化进一步的提升。

基于分析自动塑杯灌装封口机的功能上，划分和设计了大量的功能模块，模块划分的主要目的是通过模块的选择和组合实现不同的产品的构成，从而使全自动塑料杯灌装封口机的设计和试制周期缩短，最终使市场的不同需求得以满足。

3.2 连续封口机机体其改进的措施

（1）左侧机体模块的改进措施

左侧机体模块默认的质量特性：长度=2 512 mm，宽度=850 mm，高度=780 mm，体积=91 175 334.55 mm3，质量=590.06kg。

（2）结合不可移动的约束，加载“不可移动”的约束該模块底部四个轮子。

（3）进行压力的加载，施加每平方米24 000 N向下压力。在该模块上部两个支撑板上表面上。

（4）网格划分，通过“高”品质单元来进行网格的划分，结合默认的“单元大小”43.7 832 mm及“公差”2.18 916 mm，其中雅可比高斯点为4。在网格划分之后的节点数有73694个节点数，单元有37 401个。

3.3 右侧机体模块改进措施

右侧机体模块默认的质量特性包括：长度=2 792 mm，宽度=850 mm，高度=1 166 mm，体积=83 900 222.60 mm3，质量=507.90 kg。

分析第3步可以发现，模块的结构是绝对安全的，然后使用的材料太多，使得支出的成本增加，因此需要继续修改和整理，然后返回右侧机体模块，使模块右上支撑机体实现从10 mm到8 mm和6 mm两次改进的厚度，并且右下机体的肋板长度从67 mm减少到40 mm和20 mm两次改进，而宽度由45 mm减少到30 mm和20 mm两次改进。

在整改右侧机体模块完成后，有如下几个方面的改进。

（1）在结构经过一次改进后，仍然存在23的安全系数，还比非常高的，表示依然出现的浪费材料的情况；为了使重量减轻，并且降低成本，就需要二次改进。在结构经过两次改进之后有一定的合适性。

（2）在经过两次改进之后，强度有所下降，结构改进之后的最大应力值增加了59%，也就是下降了59%的强度，然而相比起其材料的屈服强度有一定的安全性。

（3）结构在经过二次改进之后实现了1.278的合成位移最大值，然而在允许的范围内。

（4）在经过二次改进之后，材料节省了大约30 kg，使得重量减轻，因此降低了成本。

3.4 灌装装置改进措施

右侧机体模块默认的质量特性包括：长度=720 mm，宽度=500 mm，高度=794 mm，体积=1 1039 864.42 mm3，质量=86.11 kg。

分析第3步可以发现，模块的结构是绝对安全的， 然而使用的材料太多，使得支出的成本增加，因此需要继续修改和整理， 然后返回灌装装置模块，使模块灌装桶的厚度实现从5 mm减少到3.5 mm和2 mm。

在整改完成灌装装置模块的结构之后，有如下几个方面的改进。

（1）在结构经过一次改进后，仍然存在20的安全系数，还比非常高的，表示依然出现的浪费材料的情况；为了使重量减轻，并且降低成本，就需要二次改进。在结构经过两次改进之后的结果为2.4，说明有一定的合适性。

（2）在经过两次改进之后，强度有所下降，结构改进之后增加了最大应力值，也就是降低了强度，然而相比起其材料的屈服强度有绝对的安全性。

（3）结构在经过改进之后实现了0.331 mm的合成位移最大值，然而还是在允许的范围内。

（4）在经过二次改进之后，材料节省了大约50 kg，使得重量减轻，因此成本有所降低。

4 设计创新

（1）基于模块化设计的理论方面，首先分析产品的结构和功能，进而划分全自动塑杯灌装封口机的模块，然后将这些模块重新组合。

（2）使参数化设计技术结合模块化设计，通过Solid Works的方程式驱动参数化的设计方法，基于参数化来构建全自动塑杯灌装封口机每个模块和整机，由此使其设计效率进一步提高。

（3）通过Solid Works中的COSMOS有限元分析插件，有限元分析全自动塑杯灌装封口机的灌装装置模块和机体模块，并且结合有限元分析的结果，制定相应的改善措施，由此使其设计的相关费用减少，以及使其开发周期缩短。

5 结语

该文结合CAD/CAE 技术，对全自动塑杯灌装封口机的结构分析计算技术、参数化及其模块化设计进行了相关的研究

具体的研究工作分为以下几个方面。

（1）首先是基于模块化设计的理论，利用结构简介和功能分析来划分全自动塑杯灌装封口机的模块。

（2）然后使参数化设计技术结合模块化设计，通过Solid Works 方程式驱动参数化的设计方法，基于参数化来构建全自动塑杯灌装封口机每个模块和整机，由此使其设计效率进一步提高。

（3）通过Solid Works中的COSMOS有限元分析插件，有限元分析全自动塑杯灌装封口机的灌装装置模塊和机体模块，由此使全自动塑杯灌装封口机设计的相关费用减少，以及使其开发周期缩短。

参考文献

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